CN102634350A - 一种含硼阻燃剂的制备方法 - Google Patents

一种含硼阻燃剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102634350A
CN102634350A CN2012100866471A CN201210086647A CN102634350A CN 102634350 A CN102634350 A CN 102634350A CN 2012100866471 A CN2012100866471 A CN 2012100866471A CN 201210086647 A CN201210086647 A CN 201210086647A CN 102634350 A CN102634350 A CN 102634350A
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron
fire retardant
preparation
silicon
flame retardant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012100866471A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102634350B (zh
Inventor
刘海弟
李伟曼
代永强
岳仁亮
陈运法
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Process Engineering of CAS
Original Assignee
Institute of Process Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Process Engineering of CAS filed Critical Institute of Process Engineering of CAS
Priority to CN2012100866471A priority Critical patent/CN102634350B/zh
Publication of CN102634350A publication Critical patent/CN102634350A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102634350B publication Critical patent/CN102634350B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Fireproofing Substances (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

一种含硼阻燃剂的制备方法，属于材料制备技术领域。该方法是采用硼酸、糖类和硅溶胶为主要组分，通过喷雾干燥获得具有良好阻燃、抑烟、成碳、抑制熔滴能力的新型阻燃剂，该阻燃剂热失重率可调，最大热失重率可达40％，且抑制熔滴能力较强，非常有利于作为阻燃剂用于分子量较低、燃烧中易熔融流淌的高分子材料当中。

Description

一种含硼阻燃剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种含硼阻燃剂的制备方法，属于材料制备领域。
背景技术
阻燃剂是指用于提高材料阻燃性能，阻止其被引燃并抑制火焰传播的重要助剂。目前常用的合成高分子和天然高分子材料大都需要添加阻燃剂以获得符合国家标准的阻燃性能。常见的用于阻燃的元素主要是元素周期表中的第II主族的镁、第III主族的硼和铝、第V主族的N、P和Sb、第VII主族的卤素以及一些锌化合物和钼化合物。
含镁的助燃剂主要是Mg(OH)2和硼酸镁等化合物，氢氧化镁具有耐热温度高的特点，但其碱性较强、表面能很高，很容易团聚而导致材料的力学性能下降；同时氢氧化镁只有在添加量达到30％以上时才能获得较好的阻燃效果，这都限制了氢氧化镁的使用范围。硼酸镁是一种新型阻燃材料，其颗粒多为晶须状，阻燃性能较好，但合成比较困难，价格昂贵。
铝系的阻燃剂主要是Al(OH)3，它作为无机无卤阻燃剂被看作最环保的阻燃剂之一，然而氢氧化铝也有添加分数过高的问题，常常和别的阻燃剂协同使用。磷系阻燃剂是被广泛开发的一类阻燃剂，其中的无机磷阻燃剂主要依靠形成碳层并抑制燃烧的途径完成阻燃，但需要添加PH3捕捉剂，否则有可能在燃烧中形成剧毒PH3，此外红磷阻燃剂颜色较深，不能用于无色、浅色或白色材料的阻燃。含卤素的阻燃剂是通过自由基湮灭的方式抑制火灾，是目前最有效的阻燃剂类别之一，然而含卤素阻燃剂的材料在火灾中有可能产生卤酸，引起腐蚀并对人员的呼吸系统发生毒害，所以目前发达国家相继限制甚至禁止了含卤阻燃剂的使用。钼系阻燃剂具有较好的消烟性能，但其价格昂贵，常见于高端阻燃剂产品。
硼系化合物具有低毒、抑烟和阻燃性能优良等特点，我国作为硼资源大国，开发硼系阻燃剂具有很好的应用前景。硼酸是最简单的硼系阻燃剂，但其热失重温度较低，常常和其他阻燃剂配伍使用。硼砂也是较常见的阻燃剂，也常常和硼酸配伍用于纤维素材料的阻燃。硼酸锌是目前最常用的硼系阻燃剂，具有阻燃、成碳、抑烟、抑阴燃和防止生成熔滴等作用，是非常高效的阻燃材料，目前已经有系列定型产品问世。然而硼酸锌常需要在高温下通过硼酸或硼砂与含锌化合物的反应制备而得，其反应时间也较长(何琼：溶剂热改性法制备亚微米级低水硼酸锌[J].无机盐工业，2006，4(36)：16～18；邹旭华：新型阻燃剂硼酸锌(2335)的合成研究[J].应用化工，2001，30(2)：32～34)。因此研究如何通过简易的方法获得具有高热失重率和防熔滴性能的硼系阻燃剂是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于通过一种简单的方法获得具有高热失重率和阻燃效果的含硼阻燃材料。该类阻燃材料的热失重率可调，热失重温度高于200℃。在受热过程中，该材料可通过释放大量水分来稀释可燃性气体，同时材料当中的硼元素有助于形成壳层，其有机组分可以形成碳层，其不可燃的二氧化硅组分有助于防止燃烧熔滴的产生。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：一种含硼阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：将硼酸和可溶性糖溶解于40℃～90℃的水中，硼元素和可溶性糖的摩尔比为1/0.08～1/5，然后混入二氧化硅溶胶，硼元素和硅元素的摩尔比例为1/1～1/10，然后将该混合物进行喷雾干燥，获得含有二氧化硅和糖类的硼系阻燃剂，喷雾干燥过程中热风进口温度200℃～150℃，出口温度150℃～100℃；本发明中，所述方法中的可溶性糖选自蔗糖、葡萄糖、果糖、乳糖、半乳糖、麦芽糖、鼠李糖和甘露糖当中的任意一种或任意几种的混合物；所述方法中的硼元素和可溶性糖的摩尔比优选1/0.1～1/4；所述方法中的硅溶胶是酸性硅溶胶或碱性硅溶胶，硅溶胶当中的二氧化硅质量含量为10wt％～40wt％；所述方法中的硼元素和硅元素的摩尔比例优选1/2～1/8。
相比于常见的硼系阻燃剂，本方法获得的阻燃剂兼具阻燃、抑烟、释放水分、形成碳层和阻止熔滴等多种功能，可以添加于涂料、高分子和合成纤维等材料中完成阻燃功能。由于材料中含有惰性二氧化硅和高温粘性的硼化物，可以有效阻止材料燃烧过称中形成熔滴，非常有利于在分子量较低且燃烧时易发生熔融流淌的高分子材料中使用。
具体实施方式
本发明提供的一种含硼阻燃剂的制备方法，其具体工艺方法如下：将硼酸和可溶性糖溶解于40℃～90℃的水中，硼元素和可溶性糖的摩尔比为1/0.08～1/5，然后混入二氧化硅溶胶，硼元素和硅元素的摩尔比例为1/1～1/10，然后将该混合物进行喷雾干燥，获得含有二氧化硅和糖类的硼系阻燃剂，喷雾干燥过程中热风进口温度200℃～150℃，出口温度150℃～100℃；本发明中，所述方法中的可溶性糖选自蔗糖、葡萄糖、果糖、乳糖、半乳糖、麦芽糖、鼠李糖和甘露糖当中的任意一种或任意几种的混合物；所述方法中的硼元素和可溶性糖的摩尔比优选1/0.1～1/4；所述方法中的硅溶胶是酸性硅溶胶或碱性硅溶胶，硅溶胶当中的二氧化硅质量含量为10wt％～40wt％；所述方法中的硼元素和硅元素的摩尔比例优选1/2～1/8。下面举出几个具体实施例，以进一步理解本发明：
实施例1：
将0.4mol硼酸和0.04mol葡萄糖溶解于500mL温度为80℃的水中，再混入480g二氧化硅含量为10wt％的碱性硅溶胶，而后在喷雾干燥设备当中进行喷雾干燥，热风进口温度200℃，出口温度150℃，获得白色含硼阻燃剂，其热失重温度高于200℃，最大热失重温度在300～400℃之间。
实施例2：
将0.1mol硼酸和0.4mol葡萄糖溶解于150mL温度为60℃的水中，再混入120g二氧化硅含量为40wt％的酸性硅溶胶，而后在喷雾干燥设备当中进行喷雾干燥，热风进口温度200℃，出口温度150℃，获得白色含硼阻燃剂，其热失重温度高于200℃，最大热失重温度在300～400℃之间。
实施例3：
将0.4mol硼酸和1.2mol葡萄糖溶解于500mL温度为80℃的水中，再混入480g二氧化硅含量为20wt％的碱性硅溶胶，而后在喷雾干燥设备当中进行喷雾干燥，热风进口温度200℃，出口温度150℃，获得白色含硼阻燃剂，其热失重温度高于200℃，最大热失重温度在300～400℃之间。
实施例4：
将0.4mol硼酸和04mol蔗糖溶解于500mL温度为80℃的水中，再混入500g二氧化硅含量为20wt％的碱性硅溶胶，而后在喷雾干燥设备当中进行喷雾干燥，热风进口温度200℃，出口温度150℃，获得白色含硼阻燃剂，其热失重温度高于200℃，最大热失重温度在300～400℃之间。
实施例5：
将0.4mol硼酸和0.5mol麦芽糖溶解于500mL温度为90℃的水中，再混入600g二氧化硅含量为30wt％的碱性硅溶胶，而后在喷雾干燥设备当中进行喷雾干燥，热风进口温度200℃，出口温度150℃，获得白色含硼阻燃剂，其热失重温度高于200℃，最大热失重温度在300～400℃之间。
实施例6：
将0.4mol硼酸和0.6mol鼠李糖和0.6mol甘露糖溶解于500mL温度为80℃的水中，再混入480g二氧化硅含量为20wt％的酸性硅溶胶，而后在喷雾干燥设备当中进行喷雾干燥，热风进口温度150℃，出口温度100℃，获得白色含硼阻燃剂，其热失重温度高于150℃，最大热失重温度在250～400℃之间。
实施例7：
将0.4mol硼酸和0.2mol乳糖和0.2mol果糖溶解于500mL温度为80℃的水中，再混入480g二氧化硅含量为20wt％的酸性硅溶胶，而后在喷雾干燥设备当中进行喷雾干燥，热风进口温度150℃，出口温度100℃，获得白色含硼阻燃剂，其热失重温度高于150℃，最大热失重温度在250～400℃之间。
实施例8：
将0.4mol硼酸和0.2mol半乳糖溶解于1000mL温度为40℃的水中，再混入400g二氧化硅含量为30wt％的碱性硅溶胶，而后在喷雾干燥设备当中进行喷雾干燥，热风进口温度200℃，出口温度130℃，获得白色含硼阻燃剂，其热失重温度高于150℃，最大热失重温度在270～350℃之间。

Claims (5)

1.一种含硼阻燃剂的制备方法，其特征在于本方法按如下步骤进行：
将硼酸和可溶性糖溶解于40℃～90℃的水中，硼元素和可溶性糖的摩尔比为1/0.08～1/5，然后混入二氧化硅溶胶，硼元素和硅元素的摩尔比例为1/1～1/10，然后将该混合物进行喷雾干燥，获得含有二氧化硅和糖类的含硼阻燃剂，喷雾干燥过程中热风进口温度200℃～150℃，出口温度150℃～100℃。
2.如权利要求1所述的一种含硼阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述方法中的可溶性糖是选自蔗糖、葡萄糖、果糖、乳糖、半乳糖、麦芽糖、鼠李糖和甘露糖当中的任意一种或任意几种的混合物。
3.如权利要求1所述的一种含硼阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述方法中的硼元素和可溶性糖的摩尔比优选1/0.1～1/4。
4.如权利要求1所述的一种含硼阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述方法中的硅溶胶是酸性硅溶胶或碱性硅溶胶，硅溶胶当中的二氧化硅质量含量为10wt％～40wt％。
5.如权利要求1所述的一种含硼阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述方法中的硼元素和硅元素的摩尔比例优选1/2～1/8。
CN2012100866471A 2012-03-28 2012-03-28 一种含硼阻燃剂的制备方法 Active CN102634350B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100866471A CN102634350B (zh) 2012-03-28 2012-03-28 一种含硼阻燃剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100866471A CN102634350B (zh) 2012-03-28 2012-03-28 一种含硼阻燃剂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102634350A true CN102634350A (zh) 2012-08-15
CN102634350B CN102634350B (zh) 2013-12-11

Family

ID=46618932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012100866471A Active CN102634350B (zh) 2012-03-28 2012-03-28 一种含硼阻燃剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102634350B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108822340A (zh) * 2018-06-20 2018-11-16 上海工程技术大学 一种二氧化硅-碳-聚磷腈核壳型阻燃剂的制备方法
CN115491212A (zh) * 2022-10-10 2022-12-20 浙江浙能技术研究院有限公司 一种含有硼酸和硼掺杂勃姆石的溶胶型阻燃剂的制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4521333A (en) * 1983-06-20 1985-06-04 Minnesota Mining And Manufacturing Company Intumescent silicates having improved stability
CN1167730A (zh) * 1997-05-14 1997-12-17 武汉大学 超细硼酸锌阻燃剂的制备方法
CN1199748A (zh) * 1997-05-19 1998-11-25 周胜刚 具有防护功能结构的糖硼聚物及其制备方法和产品用途
JP3491181B2 (ja) * 1994-07-07 2004-01-26 勝洋 穀田 高濃度硼酸化合物及びこれを含有する防火・耐火用組成物並びにこれを用いた結合材と防火・耐火材
US6716952B1 (en) * 1999-08-24 2004-04-06 Kaneka Corporation Flame retardant and flame-retardant resin composition containing the same
JP2005336318A (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Shin Etsu Chem Co Ltd ノンハロゲン難燃樹脂組成物
CN1778868A (zh) * 2004-11-26 2006-05-31 胡云楚 一种氧化锌与硼酸固相反应制备纳米硼酸锌阻燃剂的方法
US20100291237A1 (en) * 2007-12-20 2010-11-18 Simon Gregson Cook Boron-Containing Compositions

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4521333A (en) * 1983-06-20 1985-06-04 Minnesota Mining And Manufacturing Company Intumescent silicates having improved stability
JP3491181B2 (ja) * 1994-07-07 2004-01-26 勝洋 穀田 高濃度硼酸化合物及びこれを含有する防火・耐火用組成物並びにこれを用いた結合材と防火・耐火材
CN1167730A (zh) * 1997-05-14 1997-12-17 武汉大学 超细硼酸锌阻燃剂的制备方法
CN1199748A (zh) * 1997-05-19 1998-11-25 周胜刚 具有防护功能结构的糖硼聚物及其制备方法和产品用途
US6716952B1 (en) * 1999-08-24 2004-04-06 Kaneka Corporation Flame retardant and flame-retardant resin composition containing the same
JP2005336318A (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Shin Etsu Chem Co Ltd ノンハロゲン難燃樹脂組成物
CN1778868A (zh) * 2004-11-26 2006-05-31 胡云楚 一种氧化锌与硼酸固相反应制备纳米硼酸锌阻燃剂的方法
US20100291237A1 (en) * 2007-12-20 2010-11-18 Simon Gregson Cook Boron-Containing Compositions

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108822340A (zh) * 2018-06-20 2018-11-16 上海工程技术大学 一种二氧化硅-碳-聚磷腈核壳型阻燃剂的制备方法
CN115491212A (zh) * 2022-10-10 2022-12-20 浙江浙能技术研究院有限公司 一种含有硼酸和硼掺杂勃姆石的溶胶型阻燃剂的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102634350B (zh) 2013-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9662523B2 (en) Metallic oxysalt fire extinguishing composition
CN102863653B (zh) 一种阻燃剂
CN103232631B (zh) 一种无卤低烟阻燃电缆护套料及其制备方法
CN102250406B (zh) 一种具有高阻燃性能的聚乙烯材料
CN104356565A (zh) 一种磷酸铝分子筛阻燃剂及其制备方法
CN102628218B (zh) 磷系混合阻燃剂及其制备方法
CN105566682B (zh) 一种基于核苷酸的阻燃微球及其制备方法和应用
Jia et al. Flame retardant ethylene‐vinyl acetate composites based on layered double hydroxides with zinc hydroxystannate
CN102219958A (zh) 一种可高效阻燃复合塑料编织袋的材料
CN102634350B (zh) 一种含硼阻燃剂的制备方法
CN105038238A (zh) 一种有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂的制备方法
CN106835833A (zh) 一种环保型阻燃填料及其制备方法
JP4439234B2 (ja) 室温で安定なホウ素化合物の水溶液、その製造方法およびその用途
CN102303346B (zh) B-P-Mg-Si系密度板阻燃防霉剂及其制备与应用
CN103881203A (zh) 低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料及其制备方法
CN111499264A (zh) 一种改性岩棉制品及其制备方法
CN110256879B (zh) 环保水性无机阻燃涂料
CN107090100A (zh) 一种环保磷‑氮单组份膨胀型阻燃剂及其制备方法
CN106750936B (zh) 稀土氯化物与膨胀型阻燃剂协同阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
CN108003832B (zh) 环保型粘结剂及其制备方法和应用
CN102303344B (zh) B-P-Sb-Si系密度板阻燃防霉剂及其制备与应用
CN105038242A (zh) 有机硅阻燃剂及其制备方法
CN102303347B (zh) B-P-Zn-Sb-Si系密度板阻燃防霉剂组合物及其制备与应用
CN110368632A (zh) 一种多功能绿色环保型灭火液及其制备与使用方法
Colson et al. Formulation of novel fire retardant additives for biobased insulation material

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant